6.1 ESTUDIO DE LA CAMPAÑA EXPERIMENTAL ARAMIDA

Transcripción

1 ESTUDIO DE RESULTADOS CAPITULO 6 En el presente capítulo, se presenta el análisis de resultados de las campañas experimentales Aramida y Carbono. Previamente a esto, ha sido procesada la información de los trabajos experimentales de ambas campañas experimentales, cuyos resultados y comentarios de cada ensayo se pueden encontrar en los Anexos A y B. Una vez reunida la información de los resultados experimentales se presenta los mismos en tablas y gráficas, para describir y comentar el comportamiento de cada serie de ensayos en los que se aplicaron los materiales compuestos como elementos de refuerzo en hormigón, analizando, básicamente, las siguientes características: - La carga máxima o de rotura de las probetas. - Las microdeformaciones obtenidas en las láminas de refuerzo al aplicar la carga en las probetas. - La rigidez en el rango elástico durante la aplicación de la carga en la probeta. - El tipo de rotura: frágil o dúctil 6.1 ESTUDIO DE LA CAMPAÑA EXPERIMENTAL ARAMIDA Los resultados experimentales de la aplicación de láminas de aramida como refuerzo a cortante se tienen comentados en el Anexo A donde se tiene una descripción detallada de cada ensayo. La situación de cada una de las galgas pueden verse también en dicho anexo. La figura 6.1 muestra la simbología usada en campaña experimental Aramida, para referirse y diferenciar los diversos tipos de ensayos, agrupados por series, de acuerdo a las variantes tanto en las probetas de hormigón como en la disposición del material de refuerzo en cada ensayo. La tabla 6.1 presenta, la carga máxima o de rotura, determinada por la fractura del hormigón o el desprendimiento de la fibra; la rigidez obtenida en el tramo elástico del ensayo; y las microdeformaciones máximas registradas en las láminas de refuerzo hasta la carga máxima. 91

2 92 Capítulo 6 SIMBOLOGÍA DE LAS SERIES DE ENSAYOS DEL SISTEMA ARAMIDA Mon-Sano Mon-Reforzado 45º Mon-Reparado 45º TRI-Unión 45º Figura 6.1 Simbología utilizada para definir cada serie de ensayos de la campaña experimental Aramida ENSAYO TABLA 6.1 RESULTADOS GENERALES DEL SISTEMA ARAMIDA CARGA MÁX. MICRODEFORMACIONES µε K (kn/mm) kn Mon Sano 1 237, Mon Sano 2 300, Promedio 268, Galga µε 1 Galga µε 2 Galga µε 3 Galga µε 4 PROMEDIO µε Mon Ref 1 258, (-) 311 * (-) 500 * Mon Ref 2 269, Mon Ref 3 240, (-) 120 * (-) 48 * Promedio 256, Mon Rep 1 118, Mon Rep 2 δ 57, δ Mon Rep 3 123, Mon Rep 4 97, Promedio 113, TRI Unión 1 31, TRI Unión 2 62, TRI Unión 3 43, TRI Unión 4 33, TRI Unión 5 30, TRI Unión 6 35, Promedio 39, Valores de Carga máxima, Rigidez (kn/mm) y microdeformaciones de las láminas de Aramida de cada uno de los JUSTIFICACIÓN ensayos DE y sus APLICACIÓN valores promedio de U cada OMISIÓN, serie de ensayos. DE DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES ( * ) Los valores negativos indican las microdeformaciones a compresión en las láminas de refuerzo adheridas en las probetas cuando éstas son sometidas a cortante. ( δ ) Este ensayo está excluido por proporcionar datos que ponen esta serie en una posición muy favorable en cuanto a su relación carga VS. Deformación.

3 Estudio de resultados Consideraciones durante la etapa experimentales aramida Al realizar comparaciones entre la serie Monolíticas-Sanas y Monolíticas-Reforzadas, en la tabla 6.1 se observa que no se presentó ninguna mejora en la capacidad de carga ni incremento de rigidez en las probetas monolíticas reforzadas. La rigidez obtenida en los resultados de la serie Mon-Sana de esta campaña Aramida presentó un valor consistente al verificar que la rigidez obtenida en la serie Mon-Sana de la campaña experimental carbono presentaron la misma rigidez en promedio, lo cual se puede apreciar en la tabla 6.7. Teóricamente, se tiene que los resultados deben ser los mismos, ya que las probetas de ambas campañas experimentales fueron fabricadas con el mismo tipo de hormigón, dosificado con el mismo diseño de mezcla. Todos los ensayos fueron tomados en cuenta, llegando a justificar aquellos resultados que suponían la influencia de un factor externo; como es el caso del segundo ensayo de la serie Mon-Sana, el cual, no se descartó para determinar las propiedades de la misma serie, a pesar de la elevada carga de rotura obtenida, ya que la baja rigidez obtenida descarta la posibilidad de un efecto cuña, en el cual, el pretensado inferior en la probeta, pudiera, haber ocasionado un giro de ambos extremos de la probeta en el momento que se generan las fisuras, pudiendo haber impedido el desplazamiento vertical del tercio central de la probeta. Para visualizar esto, nos auxiliamos de la figura 6.2 aplicación de la carga sobre una placa de acero que transmite la carga sobre el tercio central de la probeta Desplazamiento del tercio central al momento de ir fracturando. Fisuras generadas El efecto cuña que pudo ocurrir al girar ambos extremos de la probeta impidiendo el desplazamiento de la porción central. Figura 6.2 Aspecto de una Probeta monolítica ensayada, con las láminas de refuerzo, desprendidas en su totalidad para poder observar las fisuras generadas a cortante debidas a la aplicación de la carga.

4 94 Capítulo 6 Finalmente, se optó por tomar en cuenta el valor de este segundo ensayo de la serie Mon-Sanas, apoyándose en los resultados de los ensayos de la serie de probetas Mon-Sanas del sistema Carbono que, como se mencionó anteriormente, tienen el mismo diseño de mezcla, teniendo resultados similares y con una dispersión menor en sus resultados. Si se hubiera optado por descartar el segundo ensayo Mon-Sano 02, la diferencia entre probetas monolíticas Sanas y Reforzadas sería del 3% a favor de las Reforzadas, y tomando en cuenta ambos ensayos (MonSano 01 y MonSano 02) la diferencia es de un 7% a favor de los ensayos de probetas monolíticas sanas Fuerza de Rozamiento entre Bloques Es importante mencionar que la fuerza necesaria para vencer la fuerza de rozamiento entre las paredes de hormigón en contacto en el tercio central de cada probeta TRI- Unión 45º es considerable, ya que la fuerza requerida para permitir el deslizamiento entre superficies fue medida de la misma forma en la prensa hidráulica mostrada en la figura La figura 6.3 muestra en el esquema, la zona donde se aplicó la fuerza para prensar los bloques mediante barras roscadas en forma manual antes de aplicar las láminas de refuerzo, requiriendo una fuerza Fv de 6,340 kn. Fuerza aplicada para prensar los bloques de las probetas TRI-Unión Fv Fuerza requerida para vencer la fuerza de rozamiento entre bloques. Desplazamiento del tercio central de la probeta Contacto entre bloques de hormigón Figura 6.3 En esta figura se describe la fuerza necesaria para vencer la fuerza de rozamiento causada por la fuerza horizontal de prensado aplicada para unir los bloques de la probeta, previamente al encolado de las láminas de FRP. Las flechas horizontales indican la zona donde se aplicaron las fuerzas para unir los bloques. Esta fuerza de rozamiento actuó sobre dos superficies de 10cm x 25cm teniéndose una superficie total de 0,05m 2. Calculando el esfuerzo se tiene: 6,340kN / 0,05m 2 = 126,80 kpa = 0,127MPa

5 Estudio de resultados 95 El esfuerzo de rozamiento obtenido en probetas de las series Tri-Unión aporta poca resistencia al ensayo, dicha magnitud de refuerzo equivale aun pequeño porcentaje del esfuerzo cortante de los ensayos Mon-Sano, de ambas campañas, aramida y carbono, teniendo una carga máxima promedio de 269,25 kn, la cual actuó sobre dos superficies paralelas de 10cm x 15cm teniendo una superficie total del 0,03m 2 con lo que se tienen los siguientes resultados: Esfuerzo cortante = 269,25kN / 0,03m2 = 8.957kPa = 8,975MPa La razón de los esfuerzos anteriores de τ rozamiento / τ cortante dan como resultado la proporción siguiente: 0,127MPa / 8,975MPa = 0,0142 Basados en la relación anterior se tiene que el esfuerzo de rozamiento representa un 1,4% del esfuerzo cortante promedio que resistieron las series Mon-Sano de las campañas aramida y carbono, pero la fuerza de rozamiento propia de los ensayos TRI-Unión 45º proporcionan una considerable contribución al valor de la fuerza máxima (39,55kN). Dicha razón es: 6,340kN / 39,55kN = 0,160 El valor anterior nos indica que la fuerza de rozamiento tomo un 16% de la carga total en los ensayos TRI-Unión 45º aramida, lo que implica que tiene una importante participación en la resistencia en estos ensayos, por lo que se considerará esta fuerza en los ensayos de las series TRI-Unión de las dos campañas (aramida y carbono) Exclusión del refuerzo laminar horizontal y vertical Tanto en las series Monolíticas como en las TRI-Unión, fue imposible reforzar las probetas con las láminas orientándolas verticalmente, debido a lo angosto de las láminas, las cuales sólo cuentan con 2 cm de ancho. En cuanto a la aplicación del refuerzo en dirección horizontal no tiene utilidad, ya que las láminas de aramida no están diseñadas para trasmitir esfuerzos de torsión o momentos. En ensayos preliminares en el capítulo 4, punto se menciona la baja resistencia de las láminas, al ser aplicadas como refuerzo horizontal, presentándose un desprendimiento, inmediato de las láminas, con respecto a la superficie de hormigón.

6 96 Capítulo Descripción de resultados experimentales del sistema aramida En la gráfica 6.1 se observa la carga máxima o de rotura de cada una de las probetas de la campaña aramida, y se aprecia la variación de resultados de cada serie. CARGA MÁXIMA. (kn) DEL SISTEMA ARAMIDA 300 Mon- Sano Mon- Ref Mon- Rep Tri- Unión no 1 no 2 Ref 1 Ref 2 Ref 3 pd 1 pd 2 pd 3 < Series Monolíticas > < Series TRI -Unión > Grafica 6.1 Carga máxima (kn) de cada uno de los ensayos de las cuatro series de probetas del sistema Aramida pd 4 U 1 U 2 U 3 U 4 U 5 U 6 La rigidez K del sistema, medido en kn / mm, queda definida como la relación de la fuerza con respecto al desplazamiento en el rango de deformación lineal obtenido de los gráficos Carga vs. Microdeformaciones del anexo A. La rigidez K obtenida en cada serie de ensayos se observan en la gráfica 6.2 En la gráfica 6.3 se observan las lecturas promedio de las microdeformaciones longitudinales medidas en las láminas de refuerzo, en cada serie de ensayos, en el momento en que le son transferidas las tensiones del hormigón durante la aplicación de la carga. Por medio de dichas deformaciones, se podrá determinar las tensiones a las cuales estuvieron sometidas las láminas de refuerzo. Se observa como las deformaciones máximas en rotura (en valor medio) son del orden de 1,3%o, mucho menores que la capacidad de deformación última medida en las bandas de aramida, que son del orden del 12%o, es decir, prácticamente sólo se moviliza el 10% de la capacidad resistente de las bandas.

7 Estudio de resultados 97 PENDIENTE K DE RIGIDEZ (kn/mm) SISTEMA ARAMIDA < Series Monolíticas > < Series TRI -Unión > no no f 1 f 2 f 3 d 1 d 2 d 3 d 4 U 1 U 2 U 3 U 4 U 5 U 6 Grafica 6.2 Valores de la pendiente K de rigidez de los ensayos de Carga (kn) vs Desplazamiento del LVDT (mm) M IC RO-DE FOR MACIONES PRO MEDIO DEL SIS TEMA ARAM IDA Mon Ref Mon Rep Tri Unión Mon Sano Mon Ref Mon Rep Tri Unión Ref 1 Ref 2 Ref 3 < Series Monolíticas > < Series TRI -Unión > Repd 1 Repd 2 Repd 3 Repd 4 TRI-U 1 TRI-U 2 TRI-U 3 TRI-U 4 TRI-U 5 TRI-U 6 Grafica 6.3 Valores promedio en Microdeformaciones de las deformaciones acumuladas de las láminas de Aramida de cada ensayo, a partir del punto de inicio de carga hasta el punto de carga máxima. En la Tabla 6.2 se observa el comportamiento de los valores promedio, registrados en forma porcentual de cada serie de ensayos. Para analizar la carga y la rigidez K se consideró como patrón de 100% la serie de probetas Monolíticas-Sanas, y para analizar las deformaciones sobre las láminas de refuerzo, se tomó como patrón de 100% la serie de probetas Monolítico-Reforzadas.

8 98 Capítulo 6 TABLA 6.2 COMPORTAMIENTO RELATIVO PORCENTUAL DEL SISTEMA ARAMIDA Serie Carga Máx. (kn) Rigidez K (kn/mm) Microdeformaciones Mon-Sano 100% 100% 0% Mon-Ref 45º 95% 93% 100% Mon-Rep 45º 42% 33% 173% TRI-Unión 45º 15% 35% 144% Influencia del refuerzo laminar en la variación de rigidez en el sistema aramida Los resultados obtenidos en la campaña experimental Aramida indican que entre las series Mon-Sano y Mon-Ref 45º fueron mínimas las diferencias, no presentándose incremento ni en la capacidad de carga ni en la rigidez. Por tanto, puede concluirse que la colocación de las láminas sobre elementos no fisurados previamente resulta poco eficiente. En cuanto a la serie Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º, se deduce que gran parte de la capacidad de carga en la serie Mon-Rep 45º se debe a la fuerza de rozamiento Intergranular, generada en el plano cortante, la cual es considerablemente mayor que la fuerza de rozamiento entre bloques de la serie TRI-Unión 45º, lo cual explica el porqué esta serie tiene una capacidad de carga menor a la serie Mon-Rep 45º. En cuanto a la resistencia de los elementos reparados de la serie Mon-Rep 45º, es considerablemente menor, en un 58% en promedio con respecto a los elementos originales (Mon-Sanos). En cuanto a la rigidez, se puede observar que la rigidez en la serie Mon-Rep 45º fue ligeramente menor, con respecto a la serie TRI-Unión 45º, debido probablemente a las fisuras existentes en las probetas reparadas, las cuales no permiten la continuidad a lo largo de toda la superficie de contacto entre el hormigón y las láminas de refuerzo; y dicha continuidad si existe en las probetas de la serie TRI- Unión 45º. Las deformaciones registradas en las series Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º concuerdan con la rigidez, ya que la rigidez será inversamente proporcional a las deformaciones desarrolladas en las láminas de refuerzo.

9 Estudio de resultados Descripción del cálculo de tensiones sobre las láminas de refuerzo del sistema Aramida. Para determinar la eficiencia con la cual trabajaron las láminas de refuerzo de Aramida, se calcularon las tensiones máximas que registraron las láminas de refuerzo, y cuáles fueron las cargas transmitidas a través de ellas hacia los apoyos de la probeta. El siguiente es un ejemplo en el que se determinan las tensiones a las que estuvieron expuestas en promedio las láminas de refuerzo en el ensayo No.03 de la serie Monolítico Reparada, y las fuerzas que fueron transferidas a través de las mismas. Módulo de elasticidad: = 50,41 GPa Microdeformaciones promedio = 1.333µε Área de sección transversal = 0,0001m 2 Tensiones laminares = ( 50,41GPa ) x ( 1.333µε ) = 76,20 MPa Fuerza transmitida a través de la lámina = ( 50,41GPa ) x ( 1.333µε ) x ( 0,0001m 2 ) = 6,72 kn / lámina Carga máxima aplicada 123,82 kn Tensiones a tracción en cada una de las láminas durante la aplicación de la carga. Fuerza transmitida por cada lamina = 6,72 kn Fuerza vertical = 6,72 kn x sen 45º = 4,75 kn / lámina entonces Fuerza vertical laminar total (F vlt ) F vlt = 4,75 kn / lámina x 8 láminas = 38,01 kn Esta es la fuerza vertical máxima transferida a las láminas de refuerzo durante el ensayo. Dicha fuerza es el 31% de Carga máxima. Fig. 6.4 Probeta Monolítica Reforzada 45º ensayada con 8 láminas de refuerzo (4 láminas a cada lado).

10 100 Capítulo 6 De la misma forma, que se calculó la carga vertical total, transmitida a las láminas, para la serie Mon-Rep 45º, se realizaron los mismos cálculos para las series Mon-Ref 45º y Tri-Unión 45º. En las tablas 6.3 y 6.4 se indican las microdeformaciones promedio en el sentido de la carga exterior aplicada a la probeta y la carga transferida en este mismo sentido (vertical) al conjunto laminar de aramida, usadas como refuerzo en las series MonRep-45º y TRI-Unión-45º del sistema aramida. TABLA 6.3 CARGA TRANSFERIDA POR LAS LÁMINAS DE REFUERZO EN LA SERIE DE ENSAYOS MONOLÍTICO REPARADOS DEL SISTEMA ARAMIDA ENSAYO DEFORMACION MAX. PROMEDIO CARGA TRANSFERIDA Mon-Rep 45º µε 34,82 kn Mon-Rep 45º µε (31,17) * kn Mon-Rep 45º µε 38,01 kn Mon-Rep 45º µε 34,39 kn Carga transferida promedio 35,74 kn Porcentaje de carga transferida (35,74kN / 113,45kN) 32% Microdeformaciones promedio y porcentaje de la carga vertical máxima transferida a las fibras longitudinales en los ensayos Mon-Rep. ( * ) Valor no considerado en el promedio Para considerar un valor promedio de la carga que se transfiere al sistema de reparación en la serie de ensayos Mon-Rep 45º, se aplicó un criterio conservador, no tomando en cuenta el valor del porcentaje de carga transferida del segundo ensayo marcado con un asterisco (*) en la tabla 6.3 ya que su valor está muy por encima de la media, y la carga máxima obtenida está muy por debajo de la media de los ensayos de esta serie (Mon-Rep), por lo tanto, se concluye que las fibras longitudinales tomaron un 32% promedio de la carga vertical máxima en los ensayos Mon-Rep 45º. TABLA 6.4 CARGA TRANSFERIDA POR LAS LÁMINAS DE REFUERZO EN LA SERIE DE ENSAYOS TRI-UNIÓN 45º DEL SISTEMA ARAMIDA ENSAYO DEFORMACION MÁX. PROMEDIO CARGA TRANSFERIDA TRI-Unión 45º µε kn TRI-Unión 45º µε kn TRI-Unión 45º µε kn TRI-Unión 45º µε kn TRI-Unión 45º µε (33.73)* kn TRI-Unión 45º µε kn Carga transferida promedio kn Porcentaje de carga transferida (29,32kN / 39,55kN) 74% Microdeformaciones promedio y porcentaje de la carga vertical máxima transferida a las fibras longitudinales en los ensayos TRI-Unión 45º. (*) Dicho valor corresponde a un 10% más que la carga máxima del ensayo

11 Estudio de resultados 101 Al ensayo No. 5 de la tabla 6.4, se le asigno el valor de su carga máxima, al valor de la carga transferida a las láminas, ya que el cálculo de la carga transferida a partir del valor de las microdeformaciones promedio, resulta ser un 10% mayor que la carga máxima. Como resumen general de la tabla 6.4 se indica que la carga vertical transferida en la serie TRI-Unión 45º fue un 74% de la carga máxima media de esta serie. Los resultados de la campaña experimental Aramida se tienen tabulados en la tabla 6.5, donde también se presenta un resumen de la tabla 6.1, los resultados de los cálculos de las tensiones desarrolladas en las láminas, la carga transmitida por lámina durante el ensayo, y la reacción vertical del conjunto laminar, compuesto por las 8 láminas que trabajan como refuerzo en cada probeta reforzada. SERIE DE ENSAYO Mon-Sano Mon-Ref Mon-Rep Tri-Unión 45º CARGA MÁXIMA KN TABLA 6.5 RESULTADOS DE LA CAMPAÑA EXPERIMENTAL ARAMIDA RIGIDEZ K KN/mm MICRO- DEFORM. LAMINAR µε ESFUERZO LAMINAR MPa CARGA LAMINAR kn CARGA TRANSFERIDA kn % Carga vertical transmitida a las fibras 268, , ,55 3,65 20, , ,15 6,11 35, , ,78 5,28 29,32 74 De los resultados anteriores se observa que al comparar la serie Mon-Sano con respecto a la serie Mon-Ref 45º, no se aprecia un incremento en la capacidad de carga, al ser aplicado el refuerzo en las probetas de la serie Mon-Ref 45º. Las series que presentaron más información, referente a la tensión a la que fueron sometidas las láminas y la carga que fue transferida a través de las mismas, fueron las series Mon- Rep 45º y Tri-Unión 45º. Primeramente se tiene que, la fuerza promedio transmitida a las láminas de Aramida en los ensayos TRI-Unión 45º es de 29,32 kn o sea, un 11% de la carga máxima en promedio, de una probeta Monolítica-Sana de hormigón, y dicha fuerza vertical depende mucho del estado del elemento estructural a reparar, variando desde un 8 a un 74%. En las probetas Mon-Rep debe interpretarse que el 68% de la carga vertical es soportada por los mecanismos de rozamiento y de flexión sobre la banda rígida de aramida. En las probetas Tri-Unión 45º, al existir rozamiento, con un valor aproximado

12 102 Capítulo 6 del 16% de la carga máxima (ver apartado ), se determinó que el 10% de la carga exterior aplicada es soportada por el mecanismo de flexión sobre la banda (efecto dovela de un elemento a tracción entre fisuras) Comparando la eficiencia en las series, Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º, observadas en las tablas 6.1 y 6.2 se tiene que, la capacidad de carga de la serie Mon-Rep 45º, de 113,45 kn (42% de la capacidad de carga de la serie Monolítica-Sana), transfiere 73,82kN (28% de la carga máx. de una probeta sana) a los apoyos de la probeta por medio de las fuerzas de rozamiento existentes en los planos de cortante previamente generados al ser fisuradas las probetas, tal como se describe en la figura 4.27 y como se puede observar por las fisuras generadas en la probeta como ilustra la figura 6.4. La fuerza de rozamiento Intergranular de 73.82kN se determinó calculando previamente la fuerza del mecanismo a flexión de las bandas, determinado en función de los ensayos de la serie Tri-Unión 45º. Una vez que se calculó la fuerza transmitida a través de las laminas en la serie TRI-Unión 45º se pudo determinar la carga que es soportada por el mecanismo de flexión sobre la banda rígida de aramida tal como se indica a continuación. Fza. Mecanismo a flexión = carga max. TRI-Unión45º - ( Fza. laminar V + Fza. rozamiento ) = 39,55 kn - ( 29,32 kn + 6,34 kn ) = 3,89 kn En los ensayos de la serie Mon-Rep 45º, parte de la carga es transferida por las fuerzas de rozamiento generadas por las fisuras que definen los planos de cortante, a través de los cuales, transmiten parte de la carga a los apoyos. En la figura 6.4 se observan las fisuras en la probeta. Fisuras generadas por tracción indirecta, tomando como base la teoría de la prueba brasileña de tensión indirecta. Figura 6.4 Probeta previamente fisurada y preparada para los ensayos de la serie Mon-Rep 45º antes de adherirle las láminas de refuerzo de aramida.

13 Estudio de resultados 103 Una vez determinada la fuerza de los mecanismos de flexión sobre las bandas, se determina la fuerza de rozamiento Intergranular en las probetas de la serie Mon-Rep de la siguiente manera: Fza. de rozamiento granular = carga max. Mon-Rep45º ( Fza. laminar + Fza. Mec. Flex. ) = kn ( 35,74 kn + 3,89 kn ) = 73,82 kn La fuerza de rozamiento Intergranular obtenida es de 73,82kN. Dicho valor corresponde al 66% de la carga máxima (Mon-Rep 45º). Las tablas 6.6 y 6.7 indican la relación de las diversas fuerzas en tanto por ciento que intervienen en las series Mon- Rep 45º y TRI-Unión 45º, las cuales son las series que previamente se comentó que eran las que mejor podían determinar el comportamiento del refuerzo con láminas de aramida sobre elementos de hormigón Tabla 6.6 Relación de fuerzas verticales que intervienen en los ensayos Mon-Rep 45º Aramida Descripción de la contribución de fuerza en el ensayo Fuerza (kn) % Fuerza de rozamiento granular 73,82 65 Carga vertical tomada por las láminas de refuerzo 35,74 32 Carga tomada por las tensiones transversales de las láminas y resina (mecanismo a flexión de bandas) 3,89 3 Tabla 6.7 Relación de fuerzas verticales que intervienen en los ensayos TRI-Unión 45º Aramida Descripción de la contribución de fuerza en el ensayo Fuerza (kn) % Fuerza de rozamiento entre bloques 6,34 16 Carga vertical tomada por las láminas de refuerzo 29,32 74 Carga tomada por las tensiones transversales de las láminas y resina (mecanismo a flexión de bandas) 3,89 10 El valor de la fuerza del mecanismo de flexión sobre las bandas fue determinado a partir de la serie TRI-Unión 45º De acuerdo con los resultados de las series Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º, (tablas 6.6 y 6.7) se observa que el valor de la carga tomada por las tensiones transversales de las láminas y resina como por las tensiones longitudinales en la banda varían considerablemente, lo cual implica que existe alguna componente de fuerza que no se está tomando en cuenta en la serie TRI-Unión 45º. El mecanismo de transmisión de

14 104 Capítulo 6 carga a las láminas, tanto en sentido longitudinal como transversal, depende pues en gran manera del estado de las superficies en la zona fisurada Descripción del tipo de comportamiento y falla de cada serie del sistema aramida En aplicaciones estructurales resulta interesante conocer hasta qué punto de carga las series tuvieron un comportamiento elástico lineal durante el ensayo así como si el fallo es de tipo frágil o dúctil. De acuerdo con los resultados del anexo A, en la tabla 6.8 se encuentra tabulado hasta que punto de la carga final se comporta linealmente cada serie y que tipo de falla presenta, si es de tipo frágil o dúctil. TABLA 6. 8 CARACTERISTICAS DEL COMPORTAMIENTO ELÁSTICO LINEAL DEL SISTEMA ARAMIDA SERIE Carga máxima con comportamiento lineal kn % Con respecto a la carga de rotura Tipo de Falla Monolítico-Sano Dúctil Monolítico-Reforzado 45º Dúctil Monolítico-Reparado 45º Frágil TRI-Unión 45º Frágil Para las series de ensayos Mon-Sano y Mon-Ref 45º el comportamiento de ambos estuvo definido por las características del hormigón de las probetas, ya que presentaron un comportamiento lineal hasta el 78% y 84% respectivamente, con una carga promedio de 212 kn que delimitó el periodo elástico lineal, teniendo después un comportamiento elástico no lineal, pasando a la falla dúctil cuando empezó a fisurar el hormigón. Las series Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º a diferencia de las dos series anteriores presentaron un comportamiento elástico lineal durante el 100% de la aplicación de la carga y tuvieron una falla de tipo frágil. Se puede decir que el comportamiento lineal está definido por las propiedades elásticas de las láminas de Aramida, las cuales son lineales en el 100% de sus deformaciones a tracción. Esta rotura de tipo frágil debe ser tenida muy en cuenta a la hora de proyectar una reparación con este tipo de material, en estructuras previamente fisuradas a cortante o bien entre elementos prefabricados.

15 Estudio de resultados ESTUDIO DE LA CAMPAÑA EXPERIMENTAL CARBONO De la misma forma que la campaña experimental Aramida, se aplicó el mismo criterio para analizar los ensayos del sistema carbono. A partir de los resultados experimentales que se recogen en el anexo B, se elaboró la tabla 6.9 en orden similar, tabulándose los resultados del sistema carbono. La figura 6.5 muestra la simbología que identifica cada serie de ensayos en las gráficas Carga máxima (kn); Rigidez K (kn/mm); y Microdeformaciones (µε adimensional). SERIES DE ENSAYOS DEL SISTEMA CARBONO Monolítico-Sano Monolítico-Reforzado 45º Monolítico-Reparado 45º Monolítico-Reparado H Monolítico-Reparado V TRI-Unión 45º TRI-Unión H TRI-Unión V TRI-Unión X Figura 6.5 Simbología utilizada para definir cada serie de ensayos de la campaña experimental Carbono

16 106 Capítulo 6 ENSAYO TABLA 6.9 RESULTADOS GENERALES DEL SISTEMA CARBONO MICRODEFORMACIONES RIGIDEZ CARGA MÁX. K µε KN (kn/mm) Mon Sano 1 280, Mon Sano 2 260, Mon Sano 3 270, Promedio 270, Galga 1 µε Galga 2 µε PROMEDIO µε Mon Ref 1 315, Mon Ref 2 312, Mon Ref 3 340, Promedio 322, Mon Rep. 45º 1 170, Mon Rep. 45º 2 153, Mon Rep. 45º 3 186, Promedio 169, Mon Rep. H 163, ** Mon Rep. V 196, (-) 275 * (-) * (-) 828 * TRI Unión 45º C1 108, TRI Unión 45º C2 92, TRI Unión 45º C3 88, TRI Unión 45º C4 87, TRI Unión 45º V6 84, TRI Unión 45º V7 90, TRI Unión 45º V8 82, TRI Unión 45º V9 80, Promedio 88, TRI Unión H 97, TRI Unión V 57, (-) 175 * (-) 819 * (-) 497 * TRI Unión V 56, Promedio 56, (-) 176 * TRI Unión X TRI Unión X Promedio Carga máxima ó de rotura, Rigidez K y Microdeformaciones máximas de las láminas de Carbono registradas hasta antes de la carga máxima en cada uno de los ensayos y los valores promedio de cada serie de ensayos. NOTA: La carga máxima considerada, fue aquella registrada hasta el instante en que una de las láminas de refuerzo se desprendió. ( * ) Los valores negativos indican las microdeformaciones a compresión en las láminas de refuerzo. ( ** ) Galga orientada verticalmente.

17 Estudio de resultados Consideraciones durante la etapa experimental carbono En Los ensayos donde se aplicó el refuerzo alineando las láminas con el eje longitudinal de las fibras en sentido vertical, como muestran los ensayos Mon-Rep V y TRI-Unión V en las figuras 6.6 y 6.7, no se presentaron en un principio deformaciones que sometieran a tracción a las fibras del eje longitudinal de las láminas conformadas por el sistema carbono tal como puede verse en la tabla 6.9. Recordemos que este sistema es un tejido de fibras donde el 70% de las fibras están orientadas longitudinalmente y el otro 30% perpendicularmente; siendo por lo tanto, las fibras transversales, las que únicamente pudieron llegar a ser sometidas a tracción en un principio. En general, en los ensayos con refuerzo vertical, las fibras longitudinales de las láminas estuvieron sometidas a deformaciones de compresión, llegando a tener pequeñas deformaciones a tracción únicamente cuando uno de los extremos de la lámina se desprendía del hormigón, generando un efecto ligeramente parecido al de tensión diagonal como el que se presenta en chapas de acero que forman el alma en una viga de acero. A causa de la anisotropía de las láminas de carbono no es posible transmitir tensiones de una fibra a las fibras vecinas. Debido a esto, es muy difícil determinar cómo y cuándo trabajan las fibras longitudinales a tracción. Sentido transversal de la fibra 30 % Ubicación de las galgas Sentido transversal de la fibra 30 % Sentido longitudinal de la fibra 70% Figura 6.6 Ensayo MonRep V Fibras longitudinales orientadas verticalmente Figura 6.7 Ensayo TRI-Unión V Fibras longitudinales orientadas verticalmente Las figuras 6.6 y 6.7 indican la ubicación y orientación de las galgas con respecto a las fibras longitudinales y transversales de las láminas de refuerzo.

18 108 Capítulo Descripción de resultados experimentales del sistema carbono En la gráfica 6.4, donde se recoge la carga máxima de cada uno de los ensayos del sistema Carbono, se observa un claro incremento en la capacidad de carga de la serie Monolítico-Reforzado en relación con la serie Monolítico-Sano, caso contrario a lo que sucedía con el refuerzo usando bandas de aramida. Dicho incremento es de un 19%. También se observó que las probetas Monolíticas-Reparadas no lograron alcanzar la capacidad de carga de rotura de las probetas monolíticas-sanas. Otra de las comparaciones significantes fue entre las series TRI-Unión donde las series TRI- Unión X y TRI-Unión H, presentaron capacidades de carga ligeramente mayores que los Ensayos TRI-Unión 45º. Esto es debido principalmente a que la superficie de contacto entre el hormigón y las fibras es menor en un 25% en esta última serie. Las figuras 6.8, 6.9 y 6.10 pueden dar una apreciación visual de la diferencia de área de las láminas adherida al hormigón entre estas series. kn Sano CARGA MÁXIMA (kn) DEL SISTEMA CARBO NO Ref Rep Rep H Rep V Tri 45º Tri H Tri V Tri X 0 -Sano 1 -Sano 2 -Sano 3 o n-ref 1 o n-ref 2 o n-ref 3 Repd. H Repd. V TRI-U H I-U V 1J I-U V 9J RI-U X 1J < Series Monolíticas > < Series TRI -Unión > Grafica 6.4 Carga Máxima (kn) de cada uno de los ensayos de las nueve series de probetas del sistema Carbono RI-U X 9J

19 Estudio de resultados 109 Fig. 6.8 Ensayo tipo TRI-Unión H con las galgas adheridas sobre las fibras transversales al sentido principal de las fibras Fig. 6.9 Ensayo tipo TRI-Unión V con las galgas adheridas sobre las fibras longitudinales. Fig Ensayo tipo TRI-Unión 45º con las galgas adheridas sobre las fibras longitudinales. Fig Ensayo tipo TRI-Unión X con las galgas adheridas sobre las fibras longitudinales. El comportamiento obtenido en los ensayos TRI-Unión X (ver Fig. 6.11) es análogo a los ensayos TRI-Unión 45º tal como se puede ver en las gráficas 6.4, 6.5 y 6.6 La comparación del comportamiento entre los refuerzos con Aramida y Carbono no fue con la finalidad de determinar qué material tiene mayor resistencia, sino para determinar las variaciones cualitativas entre las mismas series de ensayos de ambos materiales. La principal justificación que se da para entender por qué el sistema Carbono da mejores resultados que el sistema Aramida es debido a que la superficie de contacto entre las bandas de Aramida y el hormigón es aproximadamente un 40% menor que la superficie de contacto entre las bandas de carbono y el hormigón. Además, las láminas de aramida están compuestas por fibras unidireccionales y las fibras de carbono son bidireccionales, con una relación 70/30.

20 110 Capítulo 6 RIGIDEZ K (kn/mm) DEL SISTEMA CARBONO 800 Sano Ref45º Rep45º RepH RepV Tri45º Tri H Tri V Tri X n-sano 1 n-sano 2 n-sano 3 Mo n-ref 1 Mo n-ref 2 Mo n-ref 3 n -Rep d. H n -Re p d. V TRI- U H RI-U V 1J RI-U V 9J TRI-U X 1J TRI-U X 9J < Series Monolíticas > < Series TRI -Unión > Grafica 6.5 Valor de rigidez K en cada ensayo que indica la fuerza necesaria para producir un desplazamiento vertical. Las unidades de rigidez son expresadas en kn/mm. La gráfica 6.5 muestra los valores de la pendiente K de rigidez, en los ensayos del sistema carbono, medidos en kn / mm. Comparando los resultados de la serie TRI-Unión 45º con la serie TRI-Unión- H, esta segunda tiene una capacidad de carga ligeramente mayor y una rigidez mayor en un 38%. Según los datos de la tabla 6.9, sí que trabaja a tracción, aunque la deformación es bastante menor que en la serie TRI-Unión 45º. El mejor comportamiento de las probetas TRI-Unión- H, se debe principalmente a que las láminas tienen aproximadamente un 31% más de superficie adherida al hormigón, ver la figura Fuerza transmitida a través del bloque central de la probeta Sentido longitudinal de las Fibras Fuerza transmitida a través del bloque central de la probeta Fig Esquema de la orientación de las fibras de la serie de ensayos TRI-Unión Horizontal. Fig Esquema de la orientación de las fibras de la serie de ensayos TRI-Unión Vertical.

21 Estudio de resultados 111 En el caso de las probetas TRI-Unión- V, se obtuvieron resultados bajos respecto a las demás series TRI, debido a que las fibras longitudinales no transmiten tensiones a las fibras paralelas próximas a causa de la anisotropía de las láminas. La fig ilustra la independencia de las fibras longitudinales. Las bandas extensométricas colocadas según las fibras longitudinales registran deformaciones de compresión µε MICRO-DEFORMACIONES DE SERIES DEL SISTEMA CARBONO Ref45º Rep45º Rep H Rep V Tri 45º Tri H Tri V Tri X < Series Monolíticas > < Series TRI -Unión > Gráfica 6.6 Valores promedio en microdeformaciones acumuladas de las láminas de Carbono de cada ensayo, a partir del punto de inicio de carga hasta el punto de carga máxima El interés principal en haber orientado las fibras longitudinales con un ángulo diferente a 45º fue para determinar como varía la aportación del refuerzo a la capacidad de carga en las series TRI y el incremento en la rigidez en las probetas reforzadas y reparadas. Los ensayos estuvieron limitados a orientar las fibras longitudinales en forma horizontal, vertical y 45º. La tabla 6.10 muestra el comportamiento relativo de cada serie de ensayos del sistema carbono, donde se compara la capacidad de carga de la serie Mon-Sano con respecto a las demás series. En la columna de microdeformaciones, se puede observar como las series Mon-Rep V y TRI-Unión V, no trabajaron eficientemente, ya que las fibras de carbono, lejos de ser sometidas a tracción, fueron sometidas a compresión, para lo cual, la resistencia de las fibras longitudinales de carbono es mínima. Caso contrario, las series donde las fibras longitudinales presentaron una

22 112 Capítulo 6 orientación a 45º, presentaron las mayores deformaciones. A pesar de ello, la serie Mon-Rep V es la que representa una carga de rotura mayor de todas las probetas reparadas, lo cual indica que las fibras orientadas transversalmente pueden aportar una capacidad resistente no despreciable. TABLA 6.10 COMPORTAMIENTO RELATIVO PORCENTUAL DEL SISTEMA CARBONO Tipo Ensayo Carga (kn) K (kn/mm) Microdeformaciones Mon-Sano 100% 100% 0% Mon Ref 119% 102% 100% Mon Rep 45º 63% 72% 129% Mon-Rep H 60% 52% 47% Mon-Rep V 73% 71% (-) 55% TRI-Unión 45º 33% 48% 149% TRI-Unión H 36% 66% 48% TRI-Unión V 21% 30% (-) 12% TRI-Unión X 35% 45% 159% Valores porcentuales de la capacidad de Carga, Rigidez y las deformaciones en las láminas de FRP de cada serie de probetas tomando como parámetro de comparación la serie Mon-Sano Influencia del refuerzo laminar en la variación de rigidez Los resultados obtenidos en la campaña experimental carbono indican que entre las series Mon-Sano y Mon-Ref 45º fueron considerables las diferencias, presentándose incremento únicamente de carga de un 19%. La rigidez prácticamente no presentó ningún cambio. Por tanto, puede considerarse que el refuerzo con láminas de carbono sobre elementos no fisurados, incrementó la capacidad de carga favorablemente, pero no presenta ninguna mejora en la rigidez en los ensayos Mon-Ref 45º. Al igual que en el sistema aramida, las series Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º del sistema carbono, se deduce que gran parte de la capacidad de carga en la serie Mon- Rep 45º se debe a la fuerza de rozamiento Intergranular generada en el plano cortante, la cual es considerablemente mayor que la fuerza de rozamiento entre bloques de la serie TRI-Unión 45º. Ello explica el porqué esta serie tiene una capacidad de carga menor a la serie Mon-Rep 45º.

23 Estudio de resultados 113 En cuanto a la resistencia de los elementos reparados de las series Mon-Rep 45º, H y V, es considerablemente menor, en un 35% en promedio con respecto a los elementos originales (Mon-Sanos). En cuanto a la rigidez K se puede observar, que la rigidez en la serie Mon-Rep 45º fue mayor, con respecto a la serie TRI-Unión 45º, debido principalmente a la fricción granular existente en las fisuras de las probetas reparadas, las cuales no permiten la continuidad a lo largo de toda la superficie de contacto entre el hormigón y las láminas de refuerzo. Aunque la rigidez en las probetas de la serie TRI-Unión 45º es mayor, es menos predecible y lineal, tal como lo muestran los gráficos Carga vs Deformación B2, B14 y B19 en el Anexo B. Las deformaciones registradas en las series Mon-Rep 45º, TRI-Unión 45º y TRI-Unión 45º en X concuerdan con la rigidez, ya que la rigidez será inversamente proporcional a las deformaciones desarrolladas en las láminas de refuerzo. Para el caso de las series Mon-Rep y TRI-Unión con las fibras orientadas en forma horizontal y vertical, no se puede concluir lo mismo, ya que las fibras longitudinales de estas láminas, son adheridas en direcciones que presentan tracciones mínimas Descripción del cálculo de tensiones sobre las láminas de refuerzo del sistema Carbono. Para determinar la eficiencia con la cual trabajó el sistema de láminas de refuerzo de carbono, al igual que en el sistema aramida, se calcularon las tensiones máximas que registraron las láminas de refuerzo, en función de las máximas deformaciones registradas en los ensayos a cortante sobre las probetas de hormigón. El siguiente es un ejemplo en el que se determinan las tensiones máximas a las que estuvieron expuestas en promedio las láminas de refuerzo en el ensayo 03 de la serie TRI-Unión 45º y las fuerzas que pudieron ser transferidas a través de las mismas hacia sus apoyos. Modulo de elasticidad: = 92,22 GPa Microdeformaciones promedio = 2.733µε Área de la sección transversal = 8cm x 7,8274x10-6 m 2 /cm Área de la sección transversal = 6,2619 x 10 5 m 2 Puesto que F = Módulo elástico x deformación x Área Fuerza transmitida / lámina = 92,22 GPa x 2.733µε x 6,2619x10-5 m 2 Fuerza transmitida / lámina = 15,86 kn

24 114 Capítulo 6 Como las probetas de la serie TRI-Unión 45º cuentan con cuatro láminas con una dirección a 45º, la fuerza total es: Fuerza Total a 45º = 15,86 kn/lámina x 4 láminas = 63,13 kn Por lo tanto, la proyección vertical de dicha fuerza, es la carga transmitida a los apoyos, tal como muestran las flechas verticales en la figura 6.18, donde la fuerza transmitida ó reacción vertical es: Fuerza vertical transmitida por las fibras longitudinales = 63,13 x sen 45º = 44,64 kn Como resultado de la repetición de este cálculo, en las tablas 6.11 y 6.12 se indican las microdeformaciones promedio en el sentido de la carga exterior aplicada y la carga máxima porcentual transferida en este mismo sentido (vertical) al conjunto láminar de Carbono, usadas como refuerzo en los ensayos de las series Mon-Rep-45º y TRI- Unión-45º respectivamente. TABLA 6.11 CARGA TRANSFERIDA POR LAS LÁMINAS DE REFUERZO EN LA SERIE DE ENSAYOS MONOLÍTICO REPARADOS DEL SISTEMA CARBONO ENSAYO DEFORMACION MAX. PROMEDIO CARGA TRANSFERIDA (kn) Mon-Rep 45º µε 35,82 Mon-Rep 45º µε 26,49 Mon-Rep 45º µε 33,48 Carga transferida promedio Porcentaje de carga transferida (31,93 / 169,67) 19% Microdeformaciones promedio y porcentaje de la carga vertical máxima transferida a las fibras longitudinales en los ensayos Mon-Rep. TABLA 6.12 CARGA TRANSFERIDA POR LAS LÁMINAS DE REFUERZO EN LA SERIE DE ENSAYOS TRI-UNIÓN 45º DEL SISTEMA CARBONO ENSAYO DEFORMACION MÁX. PROMEDIO CARGA TRANSFERIDA (kn) TRI-Unión 45º µε 45,54 TRI-Unión 45º µε 22,60 TRI-Unión 45º µε 44,64 TRI-Unión 45º µε 19,11 TRI-Unión 45º TRI-Unión 45º µε 30,77 TRI-Unión 45º µε 34,01 TRI-Unión 45º µε 40,06 Carga transferida promedio 33,82 Porcentaje de carga transferida (33,82 / 88,90) 38% Microdeformaciones promedio y porcentaje de la carga vertical máxima transferida a las fibras longitudinales en los ensayos TRI-Unión.

25 Estudio de resultados 115 Comparando los valores de las tablas 6.11 y 6.12 con los de las tablas 6.3 y 6.4 se ve como el refuerzo por sí mismo soporta más porcentaje de carga exterior en el caso de las bandas rígidas de aramida que las flexibles de carbono (aproximadamente el doble). Los resultados de la campaña experimental carbono se muestran en la tabla 6.13, donde se presenta un resumen de los resultados de los cálculos de las tensiones desarrolladas en las láminas, la carga transmitida por lámina durante el ensayo, y la reacción vertical del conjunto laminar, compuesto por las láminas que trabajan como refuerzo en cada probeta reforzada. TABLA 6.13 RESULTADOS DE LA CAMPAÑA EXPERIMENTAL CARBONO SERIE DE ENSAYO CARGA MÁXIMA kn RIGIDEZ K KN/mm MICRODE- FORMACIÓN LAMINAR µε TENSIÓN LAMINAR MPa CARGA LAMINAR kn CARGA TRANSFERIDA kn % Carga vertical transmitida a las fibras Mon-Sano Mon-Ref 45º Mon-Rep 45º Mon-Rep Horizontal Mon-Rep Vertical Tri-Unión 45º Tri-Unión Horizontal Tri-Unión Vertical Tri-Unión 45º X 270, , ,00 8,77 24, , ,30 11,30 31, , ,40 4,10 94, , (-) , ,00 13,03 33, , ,68 4,18 94, , (-) , ,25 13,92 78,73 83 (-) Los valores negativos indican las micro-deformaciones a compresión en las láminas de refuerzo adheridas en las probetas. En los ensayos TRI-Unión 45º las fibras orientadas en dirección transversal al eje principal de las fibras, que son tan solo el 30% del total del sistema (TFC tejido de fibras de carbono ) también se les transmitió carga por lo cual se puede calcular la aportación de resistencia al sistema de refuerzo, siempre y cuando también se instrumente colocando galgas en las fibras orientadas en sentido transversal, ya que las fibras longitudinales no tomaron el 100% de la carga, en especial en los ensayos Car-Tri-

26 116 Capítulo 6 Unión 45º, ya que existen zonas donde el flujo de tensiones no son precisamente a 45º con la horizontal. Esto se puede ilustrar con fotos de ensayos de probetas monolíticas, donde las fisuras presentan un ángulo de inclinación aproximado de 60º, tal como lo muestra las figuras 6.14 y Teóricamente se tiene que las tensiones son perpendiculares a las fisuras, las cuales presentarían entonces un ángulo de inclinación de 30º, lo cual varia en 15º con respecto a la dirección con la cual están orientadas las fibras longitudinales. T 60º Fig Probeta Monolítica-Sana, la cual presenta una fisuración diagonal a 60º de inclinación y tensiones T perpendiculares a 30º. Fig Probeta Monolítica-Reforzada a 45º, que al igual que la Fig presenta fisuraciones a 60º, por lo que las tensiones no están alineadas totalmente con las fibras longitudinales. Aunque la foto de la figura 6.15 corresponde a una probeta de la campaña aramida, las probetas monolíticas de ambas campañas presentan las mismas direcciones en las tensiones, incluso en probetas donde la fractura se presentó con pequeñas fisuras paralelas a lo largo del plano de cortante, tal como lo muestra la figura 6.16 y Fig Probeta Monolítica-Sana con fisuras paralelas a lo largo del plano de corte, con una orientación a 60º con la horizontal. Fig.6.17 En forma similar a la Fig se presenta el cortante en la probeta con pequeñas fisuras paralelas a 60º sobre el plano de corte.

27 Estudio de resultados 117 Considerando la fuerza de rozamiento, previamente determinada en el punto , y la fuerza vertical transmitida por las fibras longitudinales se obtiene la fuerza que soportan las fibras transversales y la resina. Dicha fuerza es considerada como un mecanismo a flexión de las bandas de carbono, dando como resultado: Fza. Mecanismo a flexión = carga max. TRI-Unión45º - ( Fza. laminar V + Fza. rozamiento ) = 89,57 kn - ( 33,82 kn + 6,34 kn ) = 49,41 kn Fig Esta foto muestra una probeta de la serie TRI-Unión a 45º en la cual, las líneas continuas, muestran la dirección del eje longitudinal de las fibras de carbono y la línea intermitente muestra la sección transversal, la cual es de 8 cm. En el caso de las probetas de la serie TRI-Unión X 45º se hizo un cálculo análogo, pero se consideró el doble de láminas, ya que cada lámina atravesó dos veces la unión entre cada par de bloques, tal como se describe en la figura Fig Cada una da las cruces, indica una zona de intersección entre cada par de bloques, por lo cual se tiene un total de 8 zonas de unión entre bloques. A diferencia de las probetas de la serie TRI-Unión 45º que solo cuenta con 4 zonas de unión. Una vez que fue determinada la fuerza de los mecanismos de flexión sobre las bandas, se determina la fuerza de rozamiento intergranular en las probetas de la serie Mon-Rep tal como se indica a continuación.

28 118 Capítulo 6 Fza. de rozamiento granular = carga max. Mon-Rep45º ( Fza. laminar + Fza. Mec. Flex. ) = 169,67 kn ( 31,93 kn + 49,41 kn ) = 88,33 kn La fuerza de rozamiento Intergranular obtenida es de 88,33kN, dicho valor corresponde al 52% de la carga máxima Mon-Rep 45º. Las tablas 6.14 y 6.15 indican la relación de los distintos mecanismos en tanto por ciento que intervienen en las series Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º, las cuales son las series que previamente se comentó que eran las que mejor podían determinar el comportamiento del refuerzo con láminas de carbono sobre elementos de hormigón. Tabla 6.14 Relación de fuerzas verticales que intervienen en los ensayos Mon-Rep 45º carbono Descripción de la contribución de fuerza en el ensayo Fuerza (kn) % Fuerza de rozamiento granular 88,33 52 Carga vertical tomada por las láminas de refuerzo 31,93 19 Carga tomada por las tensiones transversales de las láminas y resina (mecanismo de flexión de las bandas) 49,41 29 Tabla 6.15 Relación de fuerzas verticales que intervienen en los ensayos TRI-Unión 45º carbono Descripción de la contribución de fuerza en el ensayo Fuerza (kn) % Fuerza de rozamiento entre bloques 6,34 7 Carga vertical tomada por las láminas de refuerzo 33,82 38 Carga tomada por las tensiones transversales de las láminas y resina (mecanismo de flexión de las bandas) 49,41 55 El valor de la fuerza del mecanismo de flexión sobre las bandas fue determinado a partir de la serie TRI- Unión 45º De acuerdo con los resultados de las series Mon-Rep 45º y TRI-Unión 45º sé observa, que el valor de la carga soportada por las tensiones longitudinales de las bandas solo tienen una pequeña variación del 6% entre ellas, lo que muestra que las fibras fueron traccionadas prácticamente igual, independientemente del tipo de refuerzo, siempre y cuando las fibras estén orientadas en la misma dirección. Esto también se puede ver entre las series Mon-Rep H y TRI-Unión H las cuales son prácticamente iguales. El mecanismo de transmisión de carga a las bandas en sentido longitudinal es menos

29 Estudio de resultados 119 dependiente del estado de la superficie en la zona fisurada, que en el caso del refuerzo con aramida. Comparando los valores de las tablas 6.14 y 6.15 con los de las tablas 6.6 y 6.7, se observa como el porcentaje de carga tomada por el mecanismo de flexión del propio refuerzo es mucho mayor en el caso del tejido que en el caso de las bandas unidireccionales Descripción del tipo de comportamiento y falla de cada serie del sistema carbono Los ensayos de las series TRI-Unión con sus variantes de orientación de fibras longitudinales a 45º, horizontal 0º, vertical 90º y X 45º presentaron un trazo de la rampa carga vs. Deformación con un comportamiento elástico lineal, entre un 50% y 84% de la carga máxima. La porción de rampa de carga restante correspondió a un comportamiento no lineal, y llegaron a la falla bajo un comportamiento dúctil. En la tabla 6.16 se ha resumido el comportamiento de las láminas en la fase lineal de la curva carga flecha, indicándose el porcentaje de la carga total que se desarrolla en régimen lineal así como el tipo de fallo. A diferencia del caso de reparación con aramida, en este caso el tipo TRI-Unión también presenta un comportamiento de tipo dúctil. TABLA CARACTERÍSTICAS DEL COMPORTAMIENTO ELASTICO LINEAL DEL SISTEMA CARBONO SERIE Carga Máxima Bajo Deformación Elástica Lineal kn % De Carga Máxima Bajo El Periodo Elástico Lineal Tipo de Falla Monolítico-Sano Dúctil Monolítico-Reforzado 45º Dúctil Monolítico-Reparado 45º Frágil Monolítico-Reparado H Frágil Monolítico-Reparado V Dúctil TRI-Unión 45º Dúctil TRI-Unión H Dúctil TRI-Unión V Dúctil TRI-Unión X Dúctil